CN108385184B - 可染丙纶改性纤维 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种可染丙纶改性纤维，属于纤维制备的技术领域。本发明的可染丙纶改性纤维由丙纶共混树脂经过纺丝制备得到，所述丙纶共混树脂以重量百分比计含有：93.0～98.0％的第一等规聚丙烯树脂、0.10～0.25％的第二等规聚丙烯树脂、0.3～1.5％的有机钛化合物、0.5～5.0％的聚乙烯化合物和0.3～2.5％的助剂。本发明的可染丙纶改性纤维具有如尼龙般的亲水性，不仅对分散染料具有优异的上染率，而且显著提高了纤维的延伸性和韧性。

Description

可染丙纶改性纤维
技术领域
本发明涉及纤维制备的技术领域，更具体地说，本发明涉及一种可染丙纶改性纤维。
背景技术
丙纶，又称聚丙烯纤维，其是以丙烯为原料制得的合成纤维等规聚丙烯纤维的中国商品名。丙纶的品种有长丝、短纤维、中空纤维、异形纤维以及复合纤维等，因其低密度、良好的疏水性、抗腐蚀性、高强度以及低廉的价格而发展迅速，目前已经成为第二大合成纤维品种，且在工业和民用领域均有广泛的应用，尤其是用于地毯、装饰布、家具布、绳索、条带、渔网、建筑增强材料、滤布、袋布等；而且随着细旦、超细旦丙纶的开发，其在衣着方面应用也日趋广泛，可与多种纤维混纺制成不同类型的混纺织物，经过针织加工后可以制成衬衣、外衣、运动衣、袜子等。
丙纶在大分子结构上主要由非极性的脂肪链构成，不含有能与染料结合的极性基团，而且疏水性强、结晶度高，严重影响了染料分子的亲和性和可染性。在现有技术中，对于丙纶通常采用熔体着色法，将颜料制剂和聚丙烯聚合体在螺杆挤压机中均匀地混和，这种方法虽然获得的纤维色牢度高，但难以适应服装面料流行色变化快以及色彩要求的多样性，限制了织物品种的多样化。
发明内容
为了解决现有技术中的上述技术问题，本发明的目的在于提供一种可染丙纶改性纤维。
为了解决上述技术问题并实现发明目的，本发明采用了以下技术方案：
一种可染丙纶改性纤维，所述改性纤维由丙纶共混树脂经过纺丝制备得到，其特征在于：所述丙纶共混树脂以重量百分比计含有：93.0～98.0％的第一等规聚丙烯树脂、0.10～0.25％的第二等规聚丙烯树脂、0.3～1.5％的有机钛化合物、0.5～5.0％的聚乙烯化合物，和0.3～2.5％的助剂。
其中，所述第一等规聚丙烯树脂、第二等规聚丙烯树脂、有机钛化合物、聚乙烯化合物和助剂的含量总和为100wt％。
其中，所述第一等规聚丙烯树脂的熔体质量流动速率MFR为15～35g/10min；所述第二等规聚丙烯树脂的熔体质量流动速率MFR为2.0～3.0g/10min。
其中，所述丙纶共混树脂以重量百分比计还包括0.05～0.25％的改性氧化石墨烯，优选为0.05～0.20％。所述改性氧化石墨烯以改性氧化石墨烯-第二等规聚丙烯树脂母粒的形式添加。
其中，所述改性氧化石墨烯采用3-氨丙基三乙氧基硅烷和N,N-亚甲基双丙烯酰胺对氧化石墨烯改性得到。
其中，所述有机钛化合物选自四乙酰丙酮钛、四乙基乙酰乙酸钛、四丙基乙酰乙酸钛或四丁基乙酰乙酸钛中的至少一种。
其中，所述聚乙烯化合物选自聚乙烯亚胺、聚乙烯吡咯烷酮或聚乙烯基吡啶中的至少一种，优选为聚乙烯亚胺。
其中，所述助剂选自抗氧剂、光稳定剂、抗静电剂和抗菌剂中的至少一种。
其中，所述助剂中含有0.1～0.2wt％的抗氧剂、0.2～1.0wt％的光稳定剂、0～0.8wt％的抗静电剂、0～0.3wt％的抗菌剂和0～0.2wt％的抗酸剂。
与最接近的现有技术相比，本发明的可染丙纶改性纤维具有以下有益效果：
本发明的可染丙纶改性纤维具有如尼龙般的亲水性，不仅对分散染料具有优异的上染率，而且还显著提高了纤维的延伸性和韧性。
具体实施方式
以下将结合具体实施例对本发明所述的可染丙纶改性纤维做进一步的阐述，以期对本发明的技术方案做出更完整和清楚的说明。
为了解决丙纶纤维可染性和延伸性差的技术问题，本发明提供了一种丙纶共混树脂，采用该丙纶共混树脂制备的丙纶纤维具有良好的染色性能，而且柔性较好。本发明的丙纶共混树脂以重量百分比计含有：93.0～98.0wt％的第一等规聚丙烯树脂、0.10～0.25wt％的第二等规聚丙烯树脂、0.3～1.5wt％的有机钛化合物、0.5～5.0wt％的聚乙烯化合物、0.3～2.5wt％的助剂。其中，第一等规聚丙烯树脂的熔体质量流动速率MFR为15～35g/10min；所述第二等规聚丙烯树脂的熔体质量流动速率MFR为2.0～3.0g/10min。所述有机钛化合物选自四乙酰丙酮钛、四乙基乙酰乙酸钛、四丙基乙酰乙酸钛或四丁基乙酰乙酸钛中的至少一种。所述聚乙烯化合物选自聚乙烯亚胺、聚乙烯吡咯烷酮或聚乙烯基吡啶中的至少一种，优选为聚乙烯亚胺。在本发明中，通过添加少量的低熔体质量流动速率的聚丙烯树脂可在纤维内部形成微型孔隙，通过配合特定的有机钛化合物以及聚乙烯化合物可显著提高分散染料的亲和力、可染性以及色牢固度，而且通过在常规的等规聚丙烯树脂中添加上述第二等规聚丙烯树脂、有机钛化合物以及聚乙烯化合物也不会影响纺丝性能。另外除了上述组分以外，还可以添加抗氧剂、光稳定剂、抗静电剂和抗菌剂等助剂。作为优选地，所述助剂中含有0.1～0.2wt％的抗氧剂、0.2～1.0wt％的光稳定剂、0～0.8wt％的抗静电剂、0～0.3wt％的抗菌剂和0～0.2wt％的抗酸剂。在本发明中，所述抗氧剂、光稳定剂、抗静电剂、抗菌剂以及抗酸剂的种类不限，例如从成本角度考虑，优选采用酚类抗氧剂例如抗氧剂1010、1076。光稳定剂例如可以选择二苯甲酮类，例如UV-531、UV-9等。上述组分在混合器中混合均匀然后用螺杆挤出机挤出造粒即可得到本发明的丙纶共混树脂。所述丙纶共混树脂通过常规的纺丝工艺：熔融纺丝-加热拉伸-热定型制备得到。
作为示例性地，在本发明的实施例以及比较例中采用的第一等规聚丙烯树脂原料为Y1600，其MFR值为16g/10min、拉伸屈服强度为31.4MPa、等规指数为96％，生产企业为上海石化。采用的第二等规聚丙烯树脂原料为F280，其MFR值为2.8g/10min、拉伸屈服强度为31MPa、等规指数为94.5％，生产企业为上海石化。采用的第三等规聚丙烯树脂原料为Y2600T，其MFR值为26g/10min、拉伸屈服强度为32MPa、等规指数为96％，生产企业为上海石化。纺丝温度为260℃，纺丝速度为1000m/min，热辊温度为65℃，拉伸倍数为3倍。制备得到的纤维的机械性能根国标GB/T 14337-2008测定，亲水性采用与水的接触角来表征。配置染料水浴：其包括浓度为1％的分散蓝染料、浓度为0.3％的匀染剂O、0.5g/L的硫酸铵，浴比为1:40，染色温度为100℃，时间为60min，采用分光光度计测定并计算上染率。染色后进行固色处理，并根据GB/T 3921-2008测定耐皂洗色牢度。
实施例1
以0.25wt％的聚丙烯树脂F280、1.0wt％的四乙酰丙酮钛、3.9wt％的聚乙烯吡咯烷酮、0.2wt％的抗氧剂1010、0.8wt％的光稳定剂UV-531以及余量的聚丙烯树脂Y1600为原料，将上述原料混合均匀后于螺杆挤出机中在220℃挤出造粒得到本实施例的丙纶共混树脂。将上述丙纶共混树脂在纺丝设备中进行纺丝，温度为260℃，纺丝速度为1000m/min，热辊温度为65℃，拉伸倍数为3倍。
实施例2
以0.15wt％的聚丙烯树脂F280、1.2wt％的四乙酰丙酮钛、2.8wt％的聚乙烯基吡啶、0.2wt％的抗氧剂1010、0.8wt％的光稳定剂UV-531以及余量的聚丙烯树脂Y1600为原料，并将上述原料混合均匀后于螺杆挤出机中在220℃挤出造粒得到本实施例的丙纶共混树脂。将上述丙纶共混树脂在纺丝设备中进行纺丝，温度为260℃，纺丝速度为1000m/min，热辊温度为65℃，拉伸倍数为3倍。
实施例3
以0.20wt％的聚丙烯树脂F280、0.9wt％的四乙酰丙酮钛、3.2wt％的聚乙烯亚胺、0.2wt％的抗氧剂1010、0.8wt％的光稳定剂UV-531以及余量的聚丙烯树脂Y1600为原料，并将上述原料混合均匀后于螺杆挤出机中在220℃挤出造粒得到本实施例的丙纶共混树脂。将上述丙纶共混树脂在纺丝设备中进行纺丝，温度为260℃，纺丝速度为1000m/min，热辊温度为65℃，拉伸倍数为3倍。
实施例4
以0.23wt％的聚丙烯树脂F280、1.0wt％的四乙酰丙酮钛、4.3wt％的聚乙烯基吡啶、0.2wt％的抗氧剂1010、0.8wt％的光稳定剂UV-531以及余量的聚丙烯树脂Y1600为原料，并将上述原料混合均匀后于螺杆挤出机中在220℃挤出造粒得到本实施例的丙纶共混树脂。将上述丙纶共混树脂在纺丝设备中进行纺丝，温度为260℃，纺丝速度为1000m/min，热辊温度为65℃，拉伸倍数为3倍。
实施例5
以0.18wt％的聚丙烯树脂F280、1.5wt％的四乙酰丙酮钛、3.3wt％的聚乙烯亚胺、0.2wt％的抗氧剂1010、0.8wt％的光稳定剂UV-531以及余量的聚丙烯树脂Y1600为原料，并将上述原料混合均匀后于螺杆挤出机中在220℃挤出造粒得到本实施例的丙纶共混树脂。将上述丙纶共混树脂在纺丝设备中进行纺丝，温度为260℃，纺丝速度为1000m/min，热辊温度为65℃，拉伸倍数为3倍。
实施例6
以0.25wt％的聚丙烯树脂F280、1.2wt％的四乙酰丙酮钛、3.0wt％的聚乙烯亚胺、0.2wt％的抗氧剂1010、0.8wt％的光稳定剂UV-531以及余量的聚丙烯树脂Y1600为原料，并将上述原料混合均匀后于螺杆挤出机中在220℃挤出造粒得到本实施例的丙纶共混树脂。将上述丙纶共混树脂在纺丝设备中进行纺丝，温度为260℃，纺丝速度为1000m/min，热辊温度为65℃，拉伸倍数为3倍。
比较例1
以0.20wt％的聚丙烯树脂F280、0.9wt％的钛酸四丁酯、3.2wt％的聚乙烯亚胺、0.2wt％的抗氧剂1010、0.8wt％的光稳定剂UV-531以及余量的聚丙烯树脂Y1600为原料，并将上述原料混合均匀后于螺杆挤出机中在220℃挤出造粒得到本比较例的丙纶共混树脂。将上述丙纶共混树脂在纺丝设备中进行纺丝，温度为260℃，纺丝速度为1000m/min，热辊温度为65℃，拉伸倍数为3倍。
比较例2
以0.20wt％的聚丙烯树脂F280、1.8wt％的色母粒、3.2wt％的聚乙烯亚胺、0.2wt％的抗氧剂1010、0.8wt％的光稳定剂UV-531以及余量的聚丙烯树脂Y1600为原料，并将上述原料混合均匀后于螺杆挤出机中在220℃挤出造粒得到本比较例的丙纶共混树脂。将上述丙纶共混树脂在纺丝设备中进行纺丝，温度为260℃，纺丝速度为1000m/min，热辊温度为65℃，拉伸倍数为3倍。所述色母粒为含有50wt％TiO2的聚丙烯树脂色母粒。
比较例3
以0.20wt％的聚丙烯树脂F280、3.2wt％的聚乙烯亚胺、0.2wt％的抗氧剂1010、0.8wt％的光稳定剂UV-531以及余量的聚丙烯树脂Y1600为原料，并将上述原料混合均匀后于螺杆挤出机中在220℃挤出造粒得到本比较例的丙纶共混树脂。将上述丙纶共混树脂在纺丝设备中进行纺丝，温度为260℃，纺丝速度为1000m/min，热辊温度为65℃，拉伸倍数为3倍。所述色母粒为含有50wt％TiO2的聚丙烯树脂色母粒。
比较例4
以0.9wt％的四乙酰丙酮钛、3.2wt％的聚乙烯亚胺、0.2wt％的抗氧剂1010、0.8wt％的光稳定剂UV-531以及余量的聚丙烯树脂Y1600为原料，并将上述原料混合均匀后于螺杆挤出机中在220℃挤出造粒得到本比较例的丙纶共混树脂。将上述丙纶共混树脂在纺丝设备中进行纺丝，温度为260℃，纺丝速度为1000m/min，热辊温度为65℃，拉伸倍数为3倍。
比较例5
以0.20wt％的聚丙烯树脂Y2600T、0.9wt％的四乙酰丙酮钛、3.2wt％的聚乙烯亚胺、0.2wt％的抗氧剂1010、0.8wt％的光稳定剂UV-531以及余量的聚丙烯树脂Y1600为原料，并将上述原料混合均匀后于螺杆挤出机中在220℃挤出造粒得到本比较例的丙纶共混树脂。将上述丙纶共混树脂在纺丝设备中进行纺丝，温度为260℃，纺丝速度为1000m/min，热辊温度为65℃，拉伸倍数为3倍。
比较例6
以0.2wt％的抗氧剂1010、0.8wt％的光稳定剂UV-531以及余量的聚丙烯树脂Y1600为原料，并将上述原料混合均匀后于螺杆挤出机中在220℃挤出造粒得到本比较例的丙纶共混树脂。将上述丙纶共混树脂在纺丝设备中进行纺丝，温度为260℃，纺丝速度为1000m/min，热辊温度为65℃，拉伸倍数为3倍。
制备得到的丙纶改性纤维的机械性能和与水的接触角如表1和表2所示。
表1
实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5 实施例6
拉伸强度(cN/dtex) 2.8 2.9 2.9 2.8 2.9 2.8
断裂伸长率(％) 145 139 142 144 143 151
与水的接触角(°) 63 69 65 63 68 63
表2
比较例1 比较例2 比较例3 比较例4 比较例5 比较例6
拉伸强度(cN/dtex) 2.9 2.9 2.9 3.2 3.2 3.2
断裂伸长率(％) 143 141 139 102 112 108
与水的接触角(°) 68 65 68 88 87 89
制备得到的丙纶改性纤维的上染率以及耐皂洗色牢度如表3和表4所示。
表3
实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5 实施例6
上染率(％) 90 91 89 92 88 90
耐皂洗色牢度(级) 4 4 5 4 5 5
表4
比较例1 比较例2 比较例3 比较例4 比较例5 比较例6
上染率(％) 90 91 89 59 51 57
耐皂洗色牢度(级) 3 3 3 3 3 3
本发明的丙纶共混树脂中还可以含有0.05～0.25wt％的改性氧化石墨烯。所述改性氧化石墨烯采用3-氨丙基三乙氧基硅烷和N,N-亚甲基双丙烯酰胺对氧化石墨烯改性得到。作为示例性地，所述改性氧化石墨烯采用以下方法制备：将氧化石墨烯加入二甲基亚砜中超声分散得到氧化石墨烯分散液，然后加入3-氨丙基三乙氧基硅烷和N,N-亚甲基双丙烯酰胺，控制温度为0～10℃，搅拌反应10小时后，进行真空抽滤、去离子水洗涤然后在80～100℃干燥，得到所述改性氧化石墨烯，其中氧化石墨烯：3-氨丙基三乙氧基硅烷：N,N-亚甲基双丙烯酰胺的重量比为1:0.1:0.2。将所述改性石墨烯与第二等规聚丙烯树脂(F280)按照1:1的重量比进行高速混合然后于螺杆挤出机中在220℃挤出造粒得到本发明的改性氧化石墨烯-聚丙烯树脂F280母粒。
实施例7
以0.40wt％的改性氧化石墨烯-聚丙烯树脂F280母粒、0.9wt％的四乙酰丙酮钛、3.2wt％的聚乙烯亚胺、0.2wt％的抗氧剂1010、0.8wt％的光稳定剂UV-531以及余量的聚丙烯树脂Y1600为原料，并将上述原料混合均匀后于螺杆挤出机中在220℃挤出造粒得到本实施例的丙纶共混树脂。将上述丙纶共混树脂在纺丝设备中进行纺丝，温度为260℃，纺丝速度为1000m/min，热辊温度为65℃，拉伸倍数为3倍。
比较例7
改性氧化石墨烯的制备方法同上，但所述改性石墨烯与第一等规聚丙烯树脂(Y1600)按照1:1的重量比进行高速混合然后于螺杆挤出机中在220℃挤出造粒得到的改性氧化石墨烯-聚丙烯树脂Y1600母粒。
以0.20wt％的聚丙烯树脂F280、0.40wt％的改性氧化石墨烯-聚丙烯树脂Y1600母粒、0.9wt％的四乙酰丙酮钛、3.2wt％的聚乙烯亚胺、0.2wt％的抗氧剂1010、0.8wt％的光稳定剂UV-531以及聚丙烯树脂Y1600为原料，将上述原料混合均匀后于螺杆挤出机中在220℃挤出造粒得到丙纶共混树脂。将上述丙纶共混树脂在纺丝设备中进行纺丝，温度为260℃，纺丝速度为1000m/min，热辊温度为65℃，拉伸倍数为3倍。
实施例7以及比较例7制备得到的丙纶改性纤维的机械性能和与水的接触角、上染率以及耐皂洗色牢度如表5所示。
表5
Figure BDA0001586477060000081
对于本领域技术人员而言，具体实施例只是对本发明进行了示例性描述，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种可染丙纶改性纤维，所述改性纤维由丙纶共混树脂经过纺丝制备得到，其特征在于：所述丙纶共混树脂以重量百分比计含有：93.0～98.0％的第一等规聚丙烯树脂、0.10～0.25％的第二等规聚丙烯树脂、0.05～0.25％的改性氧化石墨烯、0.3～1.5％的有机钛化合物、0.5～5.0％的聚乙烯化合物，和0.3～2.5％的助剂，并且所述第一等规聚丙烯树脂、第二等规聚丙烯树脂、有机钛化合物、聚乙烯化合物、助剂和改性氧化石墨烯的含量总和为100wt％，其中所述改性氧化石墨烯以改性氧化石墨烯-第二等规聚丙烯树脂母粒的形式添加，所述改性氧化石墨烯采用3-氨丙基三乙氧基硅烷和N,N-亚甲基双丙烯酰胺对氧化石墨烯改性得到；所述第一等规聚丙烯树脂的熔体质量流动速率MFR为15～35g/10min；所述第二等规聚丙烯树脂的熔体质量流动速率MFR为2.0～3.0g/10min；所述有机钛化合物选自四乙酰丙酮钛、四乙基乙酰乙酸钛、四丙基乙酰乙酸钛或四丁基乙酰乙酸钛中的至少一种；所述聚乙烯化合物选自聚乙烯亚胺、聚乙烯吡咯烷酮或聚乙烯基吡啶中的至少一种。
2.根据权利要求1所述的可染丙纶改性纤维，其特征在于：所述助剂选自抗氧剂、光稳定剂、抗静电剂和抗菌剂中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的可染丙纶改性纤维，其特征在于：所述助剂中含有0.1～0.2wt％的抗氧剂、0.2～1.0wt％的光稳定剂、0～0.8wt％的抗静电剂、0～0.3wt％的抗菌剂和0～0.2wt％的抗酸剂。
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